(57)【要約】【課題】小型な構成で、大幅なコストアップを伴わず、良好な画質の視差画像を取得することのできる、単一の光学系で視差画像を取得できる装置を提供する。【解決手段】光学偏向部材駆動アクチュエータは、第１光学偏向部材が撮像光学系の前面に配置された第１の状態と、第２光学偏向部材が撮像光学系の前面に配置された第２の状態と、第１光学偏向部材も第２光学偏向部材もともに撮像光学系の前面に配置されない第３の状態とを、択一的に選択し、第１の状態で撮像される被写体像と第３の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となり、かつ、第２の状態で撮像される被写体像と第３の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子上に被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から前記撮像光学系へ進行する光線を第１の方向に偏向させる第１光学偏向部材と、
前記撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から前記撮像光学系へ進行する光線を第２の方向に偏向させる第２光学偏向部材と、
前記第１光学偏向部材及び前記第２光学偏向部材を駆動する光学偏向部材駆動アクチュエータと、
を有し、
前記光学偏向部材駆動アクチュエータは、
前記第１光学偏向部材が前記撮像光学系の前面に配置された第１の状態と、
前記第２光学偏向部材が前記撮像光学系の前面に配置された第２の状態と、
前記第１光学偏向部材も前記第２光学偏向部材もともに前記撮像光学系の前面に配置されない第３の状態と、を択一的に選択し、
前記第１の状態で撮像される被写体像と前記第３の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となり、かつ、
前記第２の状態で撮像される被写体像と前記第３の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となることを特徴とする視差画像取得装置。
【請求項２】
前記第１の方向と前記第２の方向は、前記撮像光学系の光軸に対する角度が異なることを特徴とする請求項１に記載の視差画像取得装置。
【請求項３】
前記第１の方向と前記第２の方向は、前記撮像光学系の光軸に垂直な面内において、略９０度をなすことを特徴とする請求項１に記載の視差画像取得装置。
【請求項４】
前記視差画像取得装置の姿勢を検知する姿勢センサをさらに有し、
前記光学偏向部材駆動アクチュエータは、前記姿勢センサの出力に基づいて、前記視差画像が水平方向に視差を有するように、前記第１の状態又は前記第２の状態と、前記第３の状態と、を選択することを特徴とする請求項３に記載の視差画像取得装置。
【請求項５】
前記光学偏向部材駆動アクチュエータは、
少なくとも１つの動力発生源と、
前記少なくとも１つの動力発生源の発生する動力を、前記第１光学偏向部材に伝達して、前記第１光学偏向部材を前記撮像光学系の前面に配置させる第１の伝達部材と、
前記少なくとも１つの動力発生源の発生する動力を、前記第２光学偏向部材に伝達して、前記第２光学偏向部材を前記撮像光学系の前面に配置させる第２の伝達部材と、
を有し、
前記第１光学偏向部材と前記第１の伝達部材は一体に形成され、かつ、前記第２光学偏向部材と前記第２の伝達部材は一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の視差画像取得装置。
【請求項６】
前記撮像光学系は第１の筐体に収容され、
前記第１光学偏向部材と、前記第２光学偏向部材と、前記光学偏向部材駆動アクチュエータとは第２の筐体に収容され、
前記第１の筐体と前記第２の筐体が互いに脱着可能に組みつけられた構造をとることを特徴とする請求項１に記載の視差画像取得装置。
【請求項７】
前記光学偏向部材は、１つの入射平面と１つの射出平面を備え、
前記入射平面と前記射出平面は、互いに所定の角度をなしていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の視差画像取得装置。
【請求項８】
前記所定の角度は、０．１度以上、３度以下であることを特徴とする請求項７に記載の視差画像取得装置。
【請求項９】
前記光学偏向部材は、光学ガラス部材であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の視差画像取得装置。
【請求項１０】
前記光学偏向部材は、樹脂部材であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の視差画像取得装置。
【請求項１１】
前記撮像光学系は共軸光学系であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の視差画像取得装置。
【請求項１２】
前記撮像光学系は折り曲げ系であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の視差画像取得装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の前記視差画像取得装置を備えることを特徴とする携帯情報端末。
【請求項１４】
撮像素子と、
前記撮像素子上に被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から前記撮像光学系へ進行する光線を第１の方向に偏向させる第１光学偏向部材と、
前記撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から前記撮像光学系へ進行する光線を第２の方向に偏向させる第２光学偏向部材と、
を有する視差画像撮像装置で視差画像を撮像する方法であり、
前記第１光学偏向部材又は前記第２光学偏向部材を前記撮像光学系の前面に配置した状態で被写体像を撮像する第１の撮像ステップと、
前記第１光学偏向部材も前記第２光学偏向部材もともに前記撮像光学系の前面に配置しない状態で被写体像を撮像する第２の撮像ステップと、
を有することを特徴とする視差画像取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視差画像取得装置、携帯情報端末及び視差画像取得方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２Ｄ映像（２次元画像）よりも３Ｄ映像（立体画像）の方が、臨場感が高く、驚きや興奮を増す効果が大きいことから、様々な市場において映像を立体画像で鑑賞したいという強いニーズがある。一方、撮影装置の小型化を図るとともにコストアップを避けるため、単眼レンズで立体像を取得する提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１において、光学系内のレンズをシフトさせて視差画像を取得する方法が提案されている。特許文献１記載のステレオ画像生成方法では、光軸上に複数配置されたレンズのうち、少なくとも１つのレンズを光軸に垂直な平面内でシフトさせて、視差画像を撮影する。
【０００４】
また、特許文献２は、鏡枠全体を駆動させて視差画像を取得する方法を提案している。特許文献２記載の立体画像形成装置では、被写体とそれを撮影する撮像部の相対位置を変化させる移動手段を備え、被写体を第１の方向及び第２の方向から撮影し、これら２つの方向から撮影した画像を同一の媒体上に作像する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−４１３８１号公報
【特許文献２】特開平９−１７１２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のステレオ画像生成方法においては、レンズをシフトすることによる光学性能の低下が考えられ、視差画像が取得できたとしても画質が低下するおそれがある。
また、特許文献２の立体画像形成装置においては、まず、装置が大型化してしまうという問題がある。さらに、鏡枠全体を動かすことから、２つの方向からの撮影に大きな時間ずれが発生するため、デジタルカメラのような観賞用画像を取得する装置には向いていない。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型な構成で、大幅なコストアップを伴わず、良好な画質の視差画像を取得することのできる、単一の光学系で視差画像を取得できる装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る視差画像取得装置は、撮像素子と、撮像素子上に被写体像を結像する撮像光学系と、撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系へ進行する光線を第１の方向に偏向させる第１光学偏向部材と、撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系へ進行する光線を第２の方向に偏向させる第２光学偏向部材と、第１光学偏向部材及び第２光学偏向部材を駆動する光学偏向部材駆動アクチュエータと、を有し、光学偏向部材駆動アクチュエータは、第１光学偏向部材が撮像光学系の前面に配置された第１の状態と、第２光学偏向部材が撮像光学系の前面に配置された第２の状態と、第１光学偏向部材も第２光学偏向部材もともに撮像光学系の前面に配置されない第３の状態と、を択一的に選択し、第１の状態で撮像される被写体像と第３の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となり、かつ、第２の状態で撮像される被写体像と第３の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となることを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る視差画像取得装置においては、第１の方向と第２の方向は、撮像光学系の光軸に対する角度が異なることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る視差画像取得装置においては、第１の方向と第２の方向は、撮像光学系の光軸に垂直な面内において、略９０度をなすことが好ましい。
【００１１】
本発明に係る視差画像取得装置においては、視差画像取得装置の姿勢を検知する姿勢センサをさらに有し、光学偏向部材駆動アクチュエータは、姿勢センサの出力に基づいて、視差画像が水平方向に視差を有するように、第１の状態又は第２の状態と、第３の状態と、を選択することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る視差画像取得装置においては、光学偏向部材駆動アクチュエータは、少なくとも１つの動力発生源と、少なくとも１つの動力発生源の発生する動力を、第１光学偏向部材に伝達して、第１光学偏向部材を撮像光学系の前面に配置させる第１の伝達部材と、少なくとも１つの動力発生源の発生する動力を、第２光学偏向部材に伝達して、第２光学偏向部材を撮像光学系の前面に配置させる第２の伝達部材と、を有し、第１光学偏向部材と第１の伝達部材は一体に形成され、かつ、第２光学偏向部材と第２の伝達部材は一体に形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る視差画像取得装置においては、撮像光学系は第１の筐体に収容され、第１光学偏向部材と、第２光学偏向部材と、光学偏向部材駆動アクチュエータとは第２の筐体に収容され、第１の筐体と第２の筐体が互いに脱着可能に組みつけられた構造をとることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る視差画像取得装置においては、光学偏向部材は、１つの入射平面と１つの射出平面を備え、入射平面と射出平面は、互いに所定の角度をなしていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る視差画像取得装置においては、上記所定の角度は、０．１度以上、３度以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る視差画像取得装置においては、光学偏向部材は、光学ガラス部材であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る視差画像取得装置においては、光学偏向部材は、樹脂部材であることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る視差画像取得装置においては、撮像光学系は共軸光学系であることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る視差画像取得装置においては、撮像光学系は折り曲げ系であることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る携帯情報端末は、上述のいずれかの視差画像取得装置を備えることを特徴としている。
【００２１】
本発明に係る視差画像取得方法は、撮像素子と、撮像素子上に被写体像を結像する撮像光学系と、撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系へ進行する光線を第１の方向に偏向させる第１光学偏向部材と、撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系へ進行する光線を第２の方向に偏向させる第２光学偏向部材と、を有する視差画像撮像装置で視差画像を撮像する方法であり、第１光学偏向部材又は第２光学偏向部材を撮像光学系の前面に配置した状態で被写体像を撮像する第１の撮像ステップと、第１光学偏向部材も第２光学偏向部材もともに撮像光学系の前面に配置しない状態で被写体像を撮像する第２の撮像ステップと、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る視差画像取得装置は、小型で安価な構成で良好な画質の視差画像を取得でき、これにより高品質の立体画像を取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る視差画像取得装置に用いる撮像素子、撮像光学系、及び光学偏向部材の構成を示す断面図であって、（ａ）は光学偏向部材を撮像光学系の前側に配置していない状態を、（ｂ）は第１光学偏向部材を撮像光学系の前側に配置した状態を、（ｃ）は第２光学偏向部材を撮像光学系の前側に配置した状態を、それぞれ示す図である。
【図２】第１実施形態における第１変形例における撮像光学系の構成を示す断面図である。
【図３】第１実施形態における第２変形例における撮像光学系の構成を示す断面図である。
【図４】第１実施形態に係る視差画像取得装置に用いる、シャッタユニットとカメラモジュールの構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示す、シャッタユニットとカメラモジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図６】第１実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す平面図であって、光学偏向部材が撮像光学系の前側から退避している状態を示す図である。
【図７】第１実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す側面図であって、光学偏向部材が撮像光学系の前側から退避している状態を示す図である。
【図８】第１実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す平面図であって、第１光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置された状態を示す図である。
【図９】第１実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す側面図であって、第２光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置される過程を示す図である。
【図１０】第１実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す平面図であって、第２光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置された状態を示す図である。
【図１１】第１実施形態における視差画像取得装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第１実施形態における視差画像取得方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態に係る視差画像取得装置に用いる撮像素子、撮像光学系、及び光学偏向部材の構成を示す断面図であって、（ａ）は光学偏向部材を撮像光学系の前側に配置した状態を、（ｂ）は（ａ）とは傾斜方向の異なる光学偏向部材を撮像光学系の前側に配置した状態を、それぞれ示す図である。
【図１４】第２実施形態における光学偏向部材の形状例を示す斜視図である。
【図１５】第２実施形態に係る視差画像取得装置を組み込んだ携帯電話を示す正面図である。
【図１６】図１５に示す携帯電話における基準方向Ｖと、撮像光学系における光学偏向部材の傾斜方向と、の関係を示す平面図である。
【図１７】図１５の携帯電話を縦置きにしたときの光学偏向部材の状態を示す図であり、（ａ）は撮像光学系の前側から光学偏向部材を退避させた状態、（ｂ）は撮像光学系の前側に傾斜方向を２７０度にした光学偏向部材を配置した状態、をそれぞれ示す図である。
【図１８】図１５の携帯電話を横置きにしたときの光学偏向部材の状態を示す図であり、（ａ）は撮像光学系の前側から光学偏向部材を退避させた状態、（ｂ）は撮像光学系の前側に傾斜方向を１８０度にした光学偏向部材を配置した状態、をそれぞれ示す図である。
【図１９】第２実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す平面図であって、光学偏向部材が撮像光学系の前側から退避している状態を示す図である。
【図２０】第２実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す平面図であって、第１光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置された状態を示す図である。
【図２１】第２実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す平面図であって、第２光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置された状態を示す図である。
【図２２】第２実施形態における視差画像取得装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】第２実施形態における視差画像取得方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る視差画像取得装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る視差画像取得装置に用いる撮像素子１２０、撮像光学系１１０、第１光学偏向部材１２１、及び第２光学偏向部材１３１の構成を示す断面図であって、（ａ）はいずれの光学偏向部材も撮像光学系の前側に配置していない状態を、（ｂ）は第１光学偏向部材１２１を撮像光学系１１０の前側に配置した状態を、（ｃ）は第２光学偏向部材１３１を撮像光学系１１０の前側に配置した状態を、それぞれ示す図である。
【００２５】
第１実施形態に係る視差画像取得装置は、撮像素子１２０と、撮像素子１２０上に被写体像を結像する撮像光学系１１０と、撮像光学系１１０の前面に配置されたときに物体側（図１の左側）から撮像光学系１１０へ進行する光線を第１の方向（図１（ｂ）において光線Ｌ１が進行する方向）に偏向させる第１光学偏向部材１２１と、撮像光学系１１０の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系１１０へ進行する光線を第２の方向（図１（ｃ）において光線Ｌ３が進行する方向）に偏向させる第２光学偏向部材１３１と、第１光学偏向部材１２１及び第２光学偏向部材１３１をそれぞれ駆動する光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０、２３０（図１１）と、を有する。これらの光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０、２３０は、第１光学偏向部材１２１が撮像光学系１１０の前面に配置された第１の状態と、第２光学偏向部材１３１が撮像光学系１１０の前面に配置された第２の状態と、第１光学偏向部材１２１も第２光学偏向部材１３１もともに撮像光学系１１０の前面に配置されない第３の状態とを、択一的に選択する。第１の状態で撮像される被写体像と第３の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となり、かつ、第２の状態で撮像される被写体像と第３の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となる。
ここで、前側は物体側であり、後ろ側は像面側としている。
【００２６】
撮像光学系１１０は、制御部２５０（図１１）からの指示信号にしたがって、ＡＦアクチュエータ２４３（図１１）によって光軸Ａｘに沿って駆動され、撮像素子１２０上に被写体像を結像する。撮像素子１２０は撮像面に結像された被写体像を光電変換し電気的な画像信号を生成する。
なお、撮像光学系１１０は、図１に示すように１枚のレンズで構成するほか、２枚以上のレンズで構成してもよい。
【００２７】
光学偏向部材１２１、１３１は、１つの方向に沿った傾斜を備えたプリズム（くさび形プリズム）からなり、このプリズムは屈折率１．５近傍の光学ガラス部材が好ましく、例えば、ＢＫ７などの硝材で構成する。
第１光学偏向部材１２１は、図１（ｂ）に示すように、撮像光学系１１０の前面側に配置された光学面として、入射平面１２２及び射出平面１２３を有する。入射平面１２２及び射出平面１２３は、撮像光学系の光軸Ａｘに沿って前方から順に配置され、互いに所定の角度θ１をなしている。
また、第２光学偏向部材１３１は、図１（ｃ）に示すように、撮像光学系１１０の前面側に配置された光学面として、入射平面１３２及び射出平面１３３を有する。入射平面１３２及び射出平面１３３は、撮像光学系の光軸Ａｘに沿って前方から順に配置され、互いに所定の角度θ２をなしている。
【００２８】
第１光学偏向部材１２１の入射平面１２２と射出平面１２３のなす角度θ１は、第２光学偏向部材１３１の入射平面１３２と射出平面１３３のなす角度θ２よりも小さい。このため、物体側から第１光学偏向部材１２１に入射して撮像光学系１１０へ進行する光の進行方向（第１方向）は、物体側から第２光学偏向部材１３１に入射して撮像光学系１１０へ進行する場合の光の進行方向（第２方向）に対して、撮像光学系１１０の光軸Ａｘに対する角度が小さい。別言すると、物体側から撮像光学系１１０へ進行する光線の偏向量は、第１光学偏向部材１２１によるものよりも第２光学偏向部材１３１によるものの方が大きい。
ここで、第１光学偏向部材１２１の入射平面１２２と射出平面１２３のなす角度θ１、及び、第２光学偏向部材１３１の入射平面１３２と射出平面１３３のなす角度θ２は、０．１度以上３度以下であれば、色収差の発生を低減することができるため、この角度範囲が望ましい。
なお、図１は、説明の便宜上、角度θ１と角度θ２の違いが明確になるように、角度θを実際より大きめに図示している。
【００２９】
なお、光学偏向部材１２１、１３１を構成するプリズムは樹脂部材を用いてもよい。樹脂部材を用いると、軽量化することができ、材料コストを低減でき、さらに加工自由度が高まるため好ましい。
【００３０】
図１（ａ）に示す状態では、物体側から撮像光学系１１０へ進行する光線Ｌ２は偏向されることなく光軸Ａｘ上を進むのに対して、図１（ｂ）に示す状態においては、光線Ｌ１が空気中から第１光学偏向部材１２１へ入射すると入射平面１２２において屈折作用によって屈折し、さらに、射出平面１２３でも屈折作用により屈折する。このため、光軸Ａｘ上に第１光学偏向部材１２１を配置していない場合の光線Ｌ２に対して、入射側と射出側で光線の角度を変えることができる。すなわち、第１光学偏向部材１２１は、物体側から撮像光学系１１０へ進行する光線を偏向させることができる。
【００３１】
図１（ｃ）に示す状態においても、光線Ｌ３が空気中から光学偏向部材１３１へ入射すると入射平面１３２における屈折作用によって屈折し、さらに、射出平面１３３でも屈折作用により屈折するため、光軸Ａｘ上に光学偏向部材１３１を配置していない場合の光線Ｌ２に対して、入射側と射出側で光線の角度を変えることができる。
ここで、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示す撮像光学系はそれぞれ共軸光学系である。
【００３２】
図１（ａ）と図１（ｂ）に示すように、入射平面と射出平面のなす角度が異なる２つの光学偏向部材１２１、１３１を入れ替えることにより、物体側から撮像光学系１１０へ入射する光線の角度を変えることができる。したがって、撮像光学系１１０の前側に第１光学偏向部材１２１を配置した状態（図１（ｂ））で、撮像素子１２０に対して第１被写体像を与える第１光軸が構成されるとすると、撮像光学系１１０の前側に第２光学偏向部材１３１を配置した状態（図１（ｃ））では、撮像素子１２０に対して、第１被写体像とは異なる第２被写体像を与える第２光軸が構成される。これにより、撮像光学系１１０の前側に光学偏向部材を配置していない状態（図１（ａ））で撮影された被写体像と、撮像光学系１１０の前側に第１光学偏向部材１２１又は第２光学偏向部材１３１を配置した状態（図１（ｂ）又は図１（ｃ））で撮影された被写体像と、で互いに視差が生じるため、これらの被写体像は被写体の視差画像となり、これら２枚の画像を再生することによって立体視が可能となる。さらに、撮像光学系１１０の前側に配置する光学偏向部材の入射平面と射出平面のなす角度に応じて、立体視の効果が異なる画像を得ることができる。
なお、撮像光学系１１０の前側に第１光学偏向部材１２１を配置した状態（図１（ｂ））で撮影された被写体像と、撮像光学系１１０の前側に第２光学偏向部材１３１を配置した状態（図１（ｃ））で撮影された被写体像と、でも互いに視差が生じ、これらの被写体像も被写体の視差画像となる。
【００３３】
ここで、第１実施形態の変形例について説明する。
（第１変形例）
図２は、第１実施形態の第１変形例に係る視差画像取得装置の光学系の構成を示す断面図である。
第１変形例に係る視差画像取得装置においては、光学系として折り曲げ光学系を用いている点が第１実施形態に係る視差画像取得装置と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る視差画像取得装置と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
図２に示すように、第１変形例における光学偏向部材１５１は、光学偏向部材であって、折り曲げ光学系１５０の最も物体側の面の前側に配置されている。第１変形例においては、第１実施形態の光学偏向部材１２１、１３１と同様に、入射平面と射出平面のなす角度が異なる光学偏向部材を折り曲げ光学系１５０の前側に択一的に配置可能である。これにより、光学偏向部材１５１の入射平面と射出平面のなす角度の違いに応じて異なる光軸が構成されるため、光学偏向部材１５１を折り曲げ光学系１５０の前側に配置しない状態で撮影された被写体像と、いずれかの角度の光学偏向部材１５１を折り曲げ光学系１５０の前側に配置した状態で撮影された被写体像と、で互いに視差が生じる。したがって、これらの被写体像は被写体の視差画像となり、これら２枚の画像を再生することによって立体視が可能となる。さらに、折り曲げ光学系１５０の前側に配置する光学偏向部材１５１の入射平面と射出平面のなす角度に応じて、立体視の効果が異なる画像を得ることができる。
【００３５】
（第２変形例）
図３は、第１実施形態の第２変形例に係る視差画像取得装置の光学系の構成を示す断面図である。
第２変形例に係る視差画像取得装置においては、第１実施形態の第１光学偏向部材１２１に代わる光学偏向部材１６１としてＤＯＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を用いる点が第１実施形態に係る視差画像取得装置と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る視差画像取得装置と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
光学偏向部材１６１に用いるＤＯＥは、撮像光学系１１０の光軸Ａｘに垂直な方向に沿って複数の溝が互いに平行になるように形成された回折格子である。このＤＯＥは、撮像光学系１１０の前面側に配置されており、光の回折現象を利用して入射する光線を制御する。入射した光線は次数に応じて回折する角度が異なるが、溝の形状により、特定次数の回折効率を高めることができる。すなわち、入射した光線の角度を特定の角度に偏向することが可能となる。したがって、図３のように、撮像光学系１１０の前面に光学偏向部材１６１としてのＤＯＥを配置することにより、光軸の角度を制御することができる。
【００３７】
第２変形例においては、溝の形状の異なる光学偏向部材１６１を撮像光学系１１０の前側に択一的に配置可能である。これにより、光学偏向部材１６１の溝形状の違いに応じて異なる光軸が構成されるため、光学偏向部材１６１を撮像光学系１１０の前側に配置しない状態で撮影された被写体像と、いずれかの溝形状の光学偏向部材１６１を撮像光学系１１０の前側に配置した状態で撮影された被写体像と、で互いに視差が生じる。したがって、これらの被写体像は被写体の視差画像となり、これら２枚の画像を再生することによって立体視が可能となる。さらに、撮像光学系１１０の前側に配置する光学偏向部材１６１の溝形状に応じて、立体視の効果が異なる画像を得ることができる。
【００３８】
次に、図４〜図１１を参照しつつ、第１実施形態に係る視差画像取得装置の構成・作用について説明する。
図４は、第１実施形態に係る視差画像取得装置に用いる、シャッタユニット２１０とカメラモジュール２４０の構成を示す斜視図である。図５は、図４に示す、シャッタユニット２１０とカメラモジュール２４０の構成を示す分解斜視図である。図６〜図１０は、第１実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す図であって、図６は光学偏向部材が撮像光学系の前側から退避している状態を示す平面図、図７は第２光学偏向部材が撮像光学系の前側から退避している状態を示す側面図、図８は第１光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置された状態を示す平面図、図９は、第２光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置される過程を示す側面図、図１０は、第２光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置された状態を示す平面図である。図１１は、第１実施形態における視差画像取得装置の構成を示すブロック図である。
図４〜図１０において、Ｚ方向は鉛直方向であって、撮像光学系１１０の光軸Ａｘに平行な方向である。Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であって、Ｚ方向に垂直な方向である。
なお、図６〜図１０においては、説明に関わる部分のみ図示し、それ以外の構成については図示を省略している。
【００３９】
視差画像取得装置２００は、シャッタユニット２１０と、カメラモジュール２４０と、制御部２５０と、３Ｄフォーマット変換部２６２と、出力処理部２６３と、記録部２６４と、を備える。
シャッタユニット２１０とカメラモジュール２４０は互いに着脱可能であって、シャッタユニット２１０の２つの内面２１０ａ、２１０ｂをカメラモジュール２４０の外面２４０ａ、２４０ｂにそれぞれ当てつけることによって位置決めし、例えばネジによって互いに固定する。
【００４０】
シャッタユニット２１０は、第１光学偏向部材２１３、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０、第２光学偏向部材２１４、第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０、及びシャッタ枠２１１を備える。第１光学偏向部材２１３は図１（ｂ）の第１光学偏向部材１２１に対応し、第２光学偏向部材２１４は図１（ｃ）の第２光学偏向部材１３１に対応する。すなわち、第１光学偏向部材２１３の入射平面と射出平面のなす角度は、第２光学偏向部材２１４の入射平面と射出平面のなす角度より小さい。ここで、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０と第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０は、光学偏向部材駆動アクチュエータを構成する。
なお、シャッタ枠２１１については、既存の構成と同様であるので説明は省略する。
【００４１】
第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０は、第１光学偏向部材２１３を撮像光学系１１０の前側へ配置し、又は、第１光学偏向部材２１３を撮像光学系１１０の前から退避させる。第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０は、第２光学偏向部材２１４を撮像光学系１１０の前側へ配置し、又は、第２光学偏向部材２１４を撮像光学系１１０の前から退避させる。
第１光学偏向部材２１３、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０、第２光学偏向部材２１４、及び第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０は、上面部をシャッタ蓋２１２で閉じられたユニット内部に配置されている。このようにシャッタユニット２１０を構成する部材を一体にすることによって、小型化及び原価低減を図ることができる。
【００４２】
第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０は、図４に示すように、ロータ２２１、駆動ピン２２２、基板２２３、コイルホルダ２２４、コイル２２５、及びステータ２２６を備える。ロータ２２１、コイルホルダ２２４、コイル２２５、及びステータ２２６は動力発生源であり、駆動ピン２２２は、伝達部材である。
コイル２２５を保持したコイルホルダ２２４と、コイルホルダ２２４の中心に貫通配置されたステータ２２６は、シャッタ枠２１１の側面に固定されている。ステータ２２６の両先端の間にはロータ２２１が回動可能に保持されている。ロータ２２１は、磁石からなり、図７に示すロータ２３１と同様に、ステータ２２６の一方の先端２２６ａ側にＮ極が、他方の先端２２６ｂ側にＳ極が、それぞれ配置されている。
また、シャッタ枠２１１からは、円柱形状の軸部２２２ａが突出している。この軸部２２２ａの外周には、駆動ピン２２２及びロータ２２１が順に同心状に配置されている。駆動ピン２２２及びロータ２２１は、例えば接着により、互いに固定されており、軸部２２２ａを中心にして回動可能である。コイル２２５に電流を流すと、フレミングの左手の法則によって、軸部２２２ａを中心にしてロータ２２１及び駆動ピン２２２を回動させる力が発生し、これにより、軸部２２２ａに略垂直に延びる腕部２２２ｂが軸部２２２ａを中心にして回動する。
【００４３】
基板２２３からコイル２２５に電流を流していない状態では、ステータ２２６の磁極は、一方の先端２２６ａがＳ極、他方の先端２２６ｂがＮ極となっている。このため、ロータ２２１のＮ極と先端２２６ａのＳ極の間の引力、及び、ロータ２２１のＳ極と先端２２６ｂのＮ極の間の引力により、図７に示すロータ２３１と同様に、ロータ２２１は、ステータ２２６に対して、一定の位置で停止した状態で保持される。
これに対して、基板２２３からコイル２２５に対して電流を流した状態では、右ネジの法則により、ステータ２２６の磁極は、一方の先端２２６ａがＮ極、他方の先端２２６ｂがＳ極に変わる（図８参照）。このため、ロータ２２１のＮ極と先端２２６ａのＮ極の間、及び、ロータ２２１のＳ極と先端２２６ｂのＳ極の間にそれぞれ反発力が発生することから、図８に示すロータ２３１と同様に、ロータ２２１は、ステータ２２６に対して回動し、ロータ２２１に固定された駆動ピン２２２も回動する。
【００４４】
第１光学偏向部材２１３は、伝達部２１３ｂ、回動軸２１５、及び連結部２１３ａとともに一体形成され、シャッタ枠２１１に保持された回動軸２１５を中心にして回動可能であり、連結部２１３ａが駆動ピン２２２の腕部２２２ｂに係合されている。上述のようにコイル２２５へ電流を印加することによって駆動ピン２２２が回動すると、腕部２２２ｂの回動にともなって連結部２１３ａが変位し、これにより伝達部２１３ｂと第１光学偏向部材２１３が回動軸２１５の周りを回動する。これにより、第１光学偏向部材２１３は、撮像光学系１１０の前側に配置された状態（撮像光学系１１０の開口２４９に重なるように配置された状態）と、撮像光学系１１０の前側から退避した状態と、を択一的に実現することができる。
【００４５】
第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０は、図４に示すように、ロータ２３１、駆動ピン２３２、基板２３３、コイルホルダ２３４、コイル２３５、及びステータ２３６を備える。コイルホルダ２３４、コイル２３５、及びステータ２３６は動力発生源であり、駆動ピン２３２は、伝達部材である。
コイル２３５を保持したコイルホルダ２３４と、コイルホルダ２３４の中心に貫通配置されたステータ２３６は、シャッタ枠２１１の側面に固定されている。ステータ２３６の両先端の間にはロータ２３１が回動可能に保持されている。ロータ２３１は、磁石からなり、図７に示すように、ステータ２３６の一方の先端２３６ａ側にＮ極が、他方の先端２３６ｂ側にＳ極が、それぞれ配置されている。
また、シャッタ枠２１１からは、円柱形状の軸部２３２ａが突出している。この軸部２３２ａの外周には、駆動ピン２３２及びロータ２３１が順に同心状に配置されている。駆動ピン２３２及びロータ２３１は、例えば接着により、互いに固定されており、軸部２３２ａを中心にして回動可能である。コイル２３５に電流を流すと、フレミングの左手の法則によって、軸部２３２ａを中心にしてロータ２３１及び駆動ピン２３２を回動させる力が発生し、これにより、軸部２３２ａに略垂直に延びる腕部２３２ｂが軸部２３２ａを中心にして回動する。
【００４６】
基板２３３からコイル２３５に電流を流していない状態では、ステータ２３６の磁極は、一方の先端２３６ａがＳ極、他方の先端２３６ｂがＮ極となっている（図７）。このため、ロータ２３１のＮ極と先端２３６ａのＳ極の間の引力、及び、ロータ２３１のＳ極と先端２３６ｂのＮ極の間の引力により、ロータ２３１は、ステータ２３６に対して、一定の位置で停止した状態で保持される。
これに対して、基板２３３からコイル２３５に対して電流を流した状態では、右ネジの法則により、ステータ２３６の磁極は、一方の先端２３６ａがＮ極、他方の先端２３６ｂがＳ極に変わる（図８）。このため、ロータ２３１のＮ極と先端２３６ａのＮ極の間、及び、ロータ２３１のＳ極と先端２３６ｂのＳ極の間にそれぞれ反発力が発生することから、ロータ２３１は、ステータ２３６に対して回動し、ロータ２３１に固定された駆動ピン２３２も回動する（図８の時計回り方向）。
【００４７】
第２光学偏向部材２１４は、伝達部２１４ｂ、回動軸２１６、及び連結部２１４ａとともに一体形成され、シャッタ枠２１１に保持された回動軸２１６を中心にして回動可能であり、連結部２１４ａが駆動ピン２３２の腕部２３２ｂに係合されている。上述のようにコイル２３５へ電流を印加することによって駆動ピン２３２が回動すると、腕部２３２ｂの回動にともなって連結部２１４ａが変位し、これにより伝達部２１４ｂと第２光学偏向部材２１４が回動軸２１６の周りを回動する。これにより、第２光学偏向部材２１４は、撮像光学系１１０の前側に配置された状態（撮像光学系１１０の開口２４９に重なるように配置された状態）と、撮像光学系１１０の前側から退避した状態と、を択一的に実現することができる。
【００４８】
カメラモジュール２４０は、カメラモジュール２４０を構成する部材を駆動・制御するためのモジュール基板２４１、カバーガラスを保持するカバーガラスホルダ２４２、ＡＦアクチュエータ２４３、カメラモジュール２４０と制御部２５０を接続するフレキシブル基板２４４（図５）、撮像光学系１１０、及び撮像素子１２０を備える。
カメラモジュール２４０は、通常の２次元画像の撮影に用いる撮像装置で構成可能である。したがって、第１実施形態の視差画像取得装置は、通常の撮像装置にシャッタユニット２１０を取り付けることにより、簡便に視差画像の取得が可能となる。
ＡＦアクチュエータ２４３は、オートフォーカス用に撮像光学系１１０を駆動するためのものであって、例えばボイスコイルモータを用いる。
【００４９】
制御部２５０は、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０又は第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０を駆動させることにより、第１光学偏向部材２１３又は第２光学偏向部材２１４を回動させ、撮像光学系１１０の前側（前面）に光学偏向部材を配置していない状態での撮像と、撮像光学系１１０の前側に第１光学偏向部材２１３又は第２光学偏向部材２１４を配置した状態での撮像によって互いに視差を有する視差画像を得るように、撮像素子１２０、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０、及び第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０を制御する。
【００５０】
３Ｄフォーマット変換部２６２は、ユーザが３Ｄモードを選択すると、制御部２５０によって３Ｄモードに設定される。３Ｄフォーマット変換部２６２は、設定されたモードに対応し、３Ｄフォーマット変換を行い、撮像素子１２０が取得した視差画像から立体画像を生成する。３Ｄフォーマット変換としては、例えば、ＳＩＤＥ  ＢＹ  ＳＩＤＥ、ＬＩＮＥ  ＢＹ  ＬＩＮＥ、ＡＢＯＶＥ−ＢＥＬＯＷ、ＣＨＥＣＫＥＲＢＯＡＲＤを用いる。
【００５１】
出力処理部２６３は、３Ｄフォーマット変換部２６２により表示用に処理された３Ｄ画像を、モニター部（不図示）へ出力する。さらに、出力処理部２６３は、２Ｄ画像や、視差画像取得装置２００の操作に係るメニューの表示などの画像出力処理も行う。
【００５２】
記録部２６４は、３Ｄフォーマット変換部２６２により３Ｄフォーマットに変換された画像データを不揮発に記憶するものである。この記録部２６４は、例えばメモリカードのように、視差画像取得装置２００の外部に搬出し得るリムーバブルメモリとして構成してもよい。従って、記録部２６４は、視差画像取得装置２００に固有の構成でなくても構わない。
【００５３】
次に、図１２を参照しつつ、上述の視差画像取得装置を用いた視差画像取得方法について説明する。図１２は、第１実施形態における視差画像取得方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【００５４】
まず、ユーザが３Ｄ撮影を開始するための指示スイッチ（不図示）を操作したとき、制御部２５０は、図１２に示す視差画像取得の処理を開始し、撮像光学系１１０の前側に第１光学偏向部材２１３及び第２光学偏向部材２１４があれば、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０及び第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０を駆動することによって退避させる（ステップＳ１０１）。
つづいて、制御部２５０は、カメラモジュール２４０に１回目の撮像を実行させ、カメラモジュール２４０は被写体像を撮像する（ステップＳ１０２、第２の撮像ステップ）。撮像した被写体像は、記録部２６４に保存される。
【００５５】
ここで、撮像処理においては、制御部２５０からＡＦアクチュエータ２４３に電流を流すことにより、撮像光学系１１０を光軸Ａｘの方向に駆動させ、ＡＦ駆動を行う。このとき、制御部２５０は１ステップごとに撮像素子１２０から入力される信号を処理して、撮像画像のコントラスト値を取得する。そして、このコントラスト値が最良となる撮像光学系１１０の各レンズの位置を合焦位置として取得し、撮像光学系１１０を合焦位置へ駆動させる。この状態で１枚目の撮影（ステップＳ１０２）を行う。
【００５６】
次に、制御部２５０は、ユーザに立体感の強弱を指定させる（ステップＳ１０３）。
ユーザが弱い立体感を指定した場合（ステップＳ１０３で「弱」に対応する操作を行った場合）、制御部２５０は、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０を駆動させることによって第１光学偏向部材２１３を撮像光学系１１０の前側に配置する（ステップＳ１０４）。
これに対して、ユーザが強い立体感を指定した場合（ステップＳ１０３で「強」に対応する操作を行った場合）、制御部２５０は、第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０を駆動させることによって第２光学偏向部材２１４を撮像光学系１１０の前側に配置する（ステップＳ１０５）。
【００５７】
つづいて、制御部２５０は、撮像光学系１１０に２回目の撮像を実行させ、カメラモジュール２４０は被写体像を撮像する（ステップＳ１０６、第１の撮像ステップ）。撮像した被写体像は、記録部２６４に保存される。ここで撮像した被写体像は、ステップＳ１０２において撮像した被写体像に対して視差を有しており、これらの被写体像は視差画像となる。
なお、ステップＳ１０６の撮像処理は、ステップＳ１０２の撮像処理と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００５８】
さらに、制御部２５０は、３Ｄフォーマット変換部２６２に対して、ステップＳ１０２及びステップＳ１０６で撮像した一対の被写体像について３Ｄフォーマット変換を実行させる。変換されたデータは記録部２６４に保存される。このように保存された、視差のある画像を出力処理部２６３から外部表示装置（不図示）へ出力して再生させると、立体視することが可能となる。
【００５９】
第１実施形態の視差画像取得装置及び視差画像取得方法によれば、いずれの光学偏向部材も撮像光学系１１０の前面に置いていない状態で撮像した被写体像と、いずれかの光学偏向部材を撮像光学系１１０の前面に置いた状態で撮像した被写体像と、で視差が生じ、３Ｄ画像を作成することができる。また、光学偏向部材で光線を曲げるだけで３Ｄ画像を取得できるため、光学性能が劣化しない。さらにまた、単眼で、すなわち１つの撮像光学系で撮影が可能なため、装置の小型化・コスト削減が可能である。
また、光学偏向部材２１３、２１４をシャッタユニット２１０に収容した構成にすることにより、撮像カメラモジュール２４０への着脱が容易になり、多機種への共通化が図れ、組立も簡便にすることができる。
【００６０】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る視差画像取得装置においては、傾斜方向の異なる二つの光学偏向部材を備える点、及び、装置の姿勢に応じた傾斜方向の光学偏向部材を択一的に選択する点が第１実施形態に係る視差画像取得装置と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る視差画像取得装置と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００６１】
図１３は、第２実施形態に係る視差画像取得装置に用いる撮像素子１２０、撮像光学系１１０、及び光学偏向部材１７１、１８１の構成を示す断面図であって、（ａ）は第１光学偏向部材１７１を撮像光学系１１０の前側に配置した状態を、（ｂ）は（ａ）とは傾斜方向の異なる第２光学偏向部材１８１を撮像光学系１１０の前側に配置した状態を、それぞれ示す図である。図１４は、第２実施形態における第１光学偏向部材１７１の形状例を示す斜視図である。
なお、図１４は、傾斜方向を明確にするために第１光学偏向部材１７１を簡略化して示している。また、第２光学偏向部材１８１は、第１光学偏向部材１７１と同様の形状を有する。
【００６２】
第２実施形態に係る視差画像取得装置は、撮像素子１２０と、撮像素子１２０上に被写体像を結像する撮像光学系１１０と、撮像光学系１１０の前面に配置されたときに物体側（図１の左側）から撮像光学系１１０へ進行する光線を第１の方向（図１（ｂ）において光線Ｌ１が進行する方向）に偏向させる第１光学偏向部材１７１と、撮像光学系１１０の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系１１０へ進行する光線を第２の方向（図１（ｃ）において光線Ｌ３が進行する方向）に偏向させる第２光学偏向部材１８１と、第１光学偏向部材１７１及び第２光学偏向部材１８１をそれぞれ駆動する光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０、２３０（図２２）と、を有する。これらの光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０、２３０は、第１光学偏向部材１７１が撮像光学系１１０の前面に配置された第１の状態と、第２光学偏向部材１８１が撮像光学系１１０の前面に配置された第２の状態と、第１光学偏向部材１７１も第２光学偏向部材１８１もともに撮像光学系１１０の前面に配置されない第３の状態とを、択一的に選択する。第１の状態で撮像される被写体像と第３の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となり、かつ、第２の状態で撮像される被写体像と第３の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となる。
【００６３】
撮像光学系１１０は、制御部３５０（図２２）からの指示信号にしたがって、ＡＦアクチュエータ２４３（図２２）によって光軸Ａｘに沿って駆動され、撮像素子１２０上に被写体像を結像する。撮像素子１２０は撮像面に結像された被写体像を光電変換し電気的な画像信号を生成する。
【００６４】
第１光学偏向部材１７１と第２光学偏向部材１８１は、同一形状であって、図１４の矢印に示す１つの方向に沿った傾斜を備えたプリズムからなる。第１光学偏向部材１７１と第２光学偏向部材１８１は、撮像光学系１１０の前側に配置されたときに、傾斜方向が別の方向になるように配置される。第１光学偏向部材１７１と第２光学偏向部材１８１に用いるプリズムは、屈折率１．５近傍の光学ガラス部材が好ましく、例えば、ＢＫ７などの硝材で構成する。ここで、図１４に示す傾斜は、第１光学偏向部材１７１においては入射平面１７２と射出平面１７３（図１３）の間隔が小さくなる方向を、第２光学偏向部材１８１においては入射平面１８２と射出平面１８３（図１３）の間隔が小さくなる方向を、それぞれ示している。
【００６５】
第１光学偏向部材１７１は、図１３に示すように、撮像光学系１１０の前面側に配置された光学面として、入射平面１７２及び射出平面１７３を有する。入射平面１７２及び射出平面１７３は、撮像光学系１１０の光軸Ａｘに沿って前方から順に配置され、互いに所定の角度θをなしている。
第１光学偏向部材１７１と同様に、第２光学偏向部材１８１は、図１３に示すように、撮像光学系１１０の前面側に配置された光学面として、入射平面１８２及び射出平面１８３を有し、入射平面１８２及び射出平面１８３は、撮像光学系１１０の光軸Ａｘに沿って前方から順に配置され、互いに所定の角度θをなしている。
入射平面１７２、１８２と射出平面１７３、１８３がそれぞれなす角度θは、０．１度以上３度以下であれば、色収差の発生を低減することができるため、この角度範囲が望ましい。
なお、図１３、図１４においては、説明の便宜上、角度θが明確になるように実際より大きめに図示している。
【００６６】
なお、光学偏向部材１７１、１８１を構成するプリズムは樹脂部材を用いてもよい。樹脂部材を用いると、軽量化することができ、材料コストを低減でき、さらに加工自由度が高まるため好ましい。
【００６７】
図１３（ａ）に示す状態においては、光線Ｌ１が空気中から第１光学偏向部材１７１へ入射すると入射平面１７２において屈折作用によって屈折し、さらに、射出平面１７３でも屈折作用により屈折する。このため、光軸Ａｘ上に第１光学偏向部材１７１を配置していない場合の光線Ｌ２に対して、入射側と射出側で光線の角度を変えることができる。すなわち、第１光学偏向部材１７１は、物体側から撮像光学系１１０へ進行する光線を偏向させることができる。
図１３（ｂ）に示す状態においては、図１３（ａ）に示す状態と同様に、光線Ｌ３が空気中から第２光学偏向部材１８１へ入射すると入射平面１８２において屈折作用によって屈折し、さらに、射出平面１８３でも屈折作用により屈折する。このため、光軸Ａｘ上に第２光学偏向部材１８１を配置していない場合の光線Ｌ２に対して、入射側と射出側で光線の角度を変えることができる。すなわち、第２光学偏向部材１８１は、物体側から撮像光学系１１０へ進行する光線を偏向させることができる。
【００６８】
ここで、図１３（ａ）、（ｂ）に示す撮像光学系は共軸光学系であって、光学偏向部材１７１、１８１によって屈折した後に撮像素子１２０へ進行する光線は、光軸Ａｘ上に光学偏向部材１７１、１８１がない場合の光線と同様に、光軸Ａｘ上を進行する。
【００６９】
図１３（ａ）と図１３（ｂ）に示すように、撮像光学系１１０の前側に配置する光学偏向部材として、入射光線の光軸Ａｘの角度に応じて、第１光学偏向部材１７１及び第２光学偏向部材１８１のいずれかを選択することにより、物体側から撮像光学系１１０へ入射する光線の角度を変えることができる。したがって、図１３（ａ）に示す状態において、撮像素子１２０に対して第１被写体像を与える第１光軸が構成されるとすると、図１３（ｂ）に示す状態では、撮像素子１２０に対して、第１被写体像とは異なる第２被写体像を与える第２光軸が構成される。これにより、撮像光学系１１０の前側に光学偏向部材を配置していない状態で撮影された被写体像と、撮像光学系１１０の前側に第１光学偏向部材１７１又は第２光学偏向部材１８１を配置した状態（図１３（ａ）又は図１３（ｂ））で撮影された被写体像と、で互いに視差が生じるため、これらの被写体像は被写体の視差画像となり、これら２枚の画像を再生することによって立体視が可能となる。
さらに、視差画像取得装置の姿勢に応じて、撮像光学系１１０の前側に配置する光学偏向部材を択一的に選択することにより、姿勢に対応した立体画像を得ることが可能となる。
【００７０】
図１５は、第２実施形態に係る視差画像取得装置を組み込んだ携帯電話を示す正面図である。図１５は、携帯電話１４０を縦置きした状態を示し、縦長の携帯電話１４０の長手方向に沿った基準方向Ｖは鉛直方向上に設定している。この携帯電話は、第２実施形態の視差画像取得装置を備えた携帯情報端末の一例であり、携帯情報端末としては、これ以外に、例えばデジタルカメラ、パソコン、携帯端末を挙げることができる。
【００７１】
図１５に示されるように、携帯電話１４０は、マイク部１４１と、スピーカ部１４２と、入力ダイアル１４３と、モニター部１４４と、撮像光学系１４５と、アンテナ１４６と、処理手段とを有している。
【００７２】
ここで、マイク部１４１は、操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部１４２は、通話相手の声を出力するためのものである。入力ダイアル１４３は、操作者が情報を入力するためのものである。モニター部１４４は、操作者自身や通話相手等の撮影像や、電話番号等の情報を表示するためのものである。アンテナ１４６は、通信電波の送信と受信を行うためのものである。処理手段（不図示）は、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行うためのものである。
【００７３】
ここで、モニター部１４４は液晶表示素子である。また、図１５中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。撮像光学系１４５としては、例えば図１３の撮像光学系１１０が用いられ、携帯電話１４０に内蔵されている。
【００７４】
図１６は、携帯電話１４０における基準方向Ｖと、撮像光学系１４５の前側に配置する第１光学偏向部材１７１又は第２光学偏向部材１８１の傾斜方向（図１４の矢印方向）と、の関係を示す平面図である。図１６は、図１５に示す携帯電話に組み込んだ光学偏向部材を図１５と同じ方向から見た図である。
図１６に示すように、基準方向Ｖに沿った方向であって上向きの傾斜方向、すなわち基準方向Ｖに対する角度が０度である方向を傾斜方向Ｄ０としている。これに対して、平面視円形の光学偏向部材の中心Ｃ０に関して、図１６の紙面上時計回りに、傾斜方向Ｄ０に対して９０度をなす方向を傾斜方向Ｄ９０、１８０度をなす方向を傾斜方向Ｄ１８０、２７０度をなす方向を傾斜方向Ｄ２７０、としている。
【００７５】
図１７は、図１５の携帯電話１４０を縦置きにしたとき、すなわち基準方向Ｖが鉛直方向に沿うように携帯電話１４０を置いたときの光学偏向部材の傾斜方向の例を示す図であり、（ａ）は撮像光学系１１０の前側から光学偏向部材を退避させた状態、（ｂ）は撮像光学系１１０の前側に傾斜方向を２７０度にした光学偏向部材を配置した状態、をそれぞれ示す図である。
図１８は、図１５の携帯電話１４０を横置きにしたとき、すなわち基準方向Ｖが水平方向に沿うように携帯電話１４０を置いたときの光学偏向部材の傾斜方向の例を示す図であり、（ａ）は撮像光学系１１０の前側から光学偏向部材を退避させた状態、（ｂ）は撮像光学系１１０の前側に傾斜方向を１８０度にした光学偏向部材を配置した状態、をそれぞれ示す図である。
【００７６】
図１７（ｂ）に示す状態では光学偏向部材の傾斜方向はＤ２７０であり、図１８（ｂ）に示す状態では光学偏向部材の傾斜方向はＤ１８０としている。したがって、両者は、撮像光学系１１０の光軸Ａｘに垂直な面内において、傾斜方向が互いに９０度異なっている。
ここで、例えば、図１７（ｂ）に示す状態で撮像光学系１１０の前側に配置する光学偏向部材として、図１３（ａ）に示す第１光学偏向部材１７１を用い、図１８（ｂ）に示す状態で撮像光学系１１０の前側に配置する光学偏向部材として、図１３（ｂ）に示す第２光学偏向部材１８１を用いることができる。
【００７７】
次に、図１９〜図２２を参照しつつ、第２実施形態に係る視差画像取得装置の構成・作用について説明する。
図１９〜図２２は、第２実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す図であって、図１９は光学偏向部材が撮像光学系１１０の前側から退避している状態を示す平面図、図２０は第１光学偏向部材３１３が撮像光学系１１０の前側に配置された状態を示す平面図、図２１は、第２光学偏向部材３１４が撮像光学系１１０の前側に配置された状態を示す平面図である。図２２は、第２実施形態における視差画像取得装置３００の構成を示すブロック図である。
図１９〜図２１において、Ｚ方向は鉛直方向であって、撮像光学系１１０の光軸Ａｘに平行な方向である。Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であって、Ｚ方向に垂直な方向である。
なお、図１９〜図２１においては、説明に関わる部分のみ図示し、それ以外の構成については図示を省略している。
【００７８】
視差画像取得装置３００は、シャッタユニット２１０と、カメラモジュール２４０と、姿勢検出用センサ３４０と、制御部３５０と、３Ｄフォーマット変換部２６２と、出力処理部２６３と、記録部２６４と、を備える。
【００７９】
シャッタユニット２１０は、第１光学偏向部材３１３、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０、第２光学偏向部材３１４、第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０、及びシャッタ枠２１１を備える。光学偏向部材３１３、３１４は、図１３の光学偏向部材１７１、１８１と同様のプリズムを用いる。
【００８０】
第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０は、第１光学偏向部材３１３を撮像光学系１１０の前側へ配置し、又は、第１光学偏向部材３１３を撮像光学系１１０の前から退避させる。第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０は、第２光学偏向部材３１４を撮像光学系１１０の前側へ配置し、又は、第２光学偏向部材３１４を撮像光学系１１０の前から退避させる。
第１光学偏向部材３１３、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０、第２光学偏向部材３１４、及び第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０は、上面部をシャッタ蓋２１２で閉じられたユニット内部に配置されている。このようにシャッタユニット２１０を構成する部材を一体にすることによって、小型化及び原価低減を図ることができる。
【００８１】
第１光学偏向部材３１３は、シャッタ枠２１１に保持された回動軸２１５を中心にして回動可能であり、連結部３１３ａが駆動ピン２２２の腕部２２２ｂに係合されている。第１実施形態の視差画像取得装置と同様に、コイル２２５へ電流を印加することによって駆動ピン２２２が回動すると、腕部２２２ｂの回動にともなって連結部３１３ａが変位し、これにより第１光学偏向部材３１３が回動軸２１５の周りを回動する。これにより、第１光学偏向部材３１３は、撮像光学系１１０の前側に配置された状態（撮像光学系１１０の開口２４９に重なるように配置された状態）と、撮像光学系１１０の前側から退避した状態と、を択一的に実現することができる。
【００８２】
第２光学偏向部材３１４は、シャッタ枠２１１に保持された回動軸２１６を中心にして回動可能であり、連結部３１４ａが駆動ピン２３２の腕部２３２ｂに係合されている。第１実施形態の視差画像取得装置と同様に、コイル２３５へ電流を印加することによって駆動ピン２３２が回動すると、腕部２３２ｂの回動にともなって連結部３１４ａが変位し、これにより第２光学偏向部材３１４が回動軸２１６の周りを回動する。これにより、第２光学偏向部材３１４は、撮像光学系１１０の前側に配置された状態（撮像光学系１１０の開口２４９に重なるように配置された状態）と、撮像光学系１１０の前側から退避した状態と、を択一的に実現することができる。
【００８３】
姿勢検出用センサ３４０は、視差画像取得装置の姿勢を検知するものであって、例えば加速度センサを用いる。
【００８４】
制御部３５０は、姿勢検出用センサ３４０の出力に基づいて、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０又は第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０を駆動させる。
以下の説明では、制御部３５０は、視差画像が水平方向に視差を有するように、視差画像取得装置の姿勢に応じて第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０又は第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０を駆動させる。すなわち、制御部３５０は、視差画像取得装置を備える携帯電話１４０が縦置きのときには、傾斜方向Ｄ２７０の光学偏向部材を撮像光学系１１０の前側に配置し、携帯電話１４０が横置きのときには、傾斜方向Ｄ１８０の光学偏向部材を撮像光学系１１０の前側に配置させる。
【００８５】
次に、図２３を参照しつつ、上述の視差画像取得装置を用いた視差画像取得方法について説明する。図２３は、第２実施形態における視差画像取得方法の処理の流れを示すフローチャートである。
以下、視差画像取得装置を備えた携帯電話１４０の場合の視差画像取得方法について説明するが、携帯電話以外に適用する場合も同様である。
【００８６】
まず、ユーザが３Ｄ撮影を開始するための指示スイッチ（不図示）を操作したとき、制御部３５０は、図２３に示す視差画像取得の処理を開始し、撮像光学系１１０の前側に第１光学偏向部材３１３及び第２光学偏向部材３１４があれば、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０及び第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０を駆動することによって退避させる（ステップＳ２０１、図１７（ａ）又は図１８（ａ）の状態）。
つづいて、制御部２５０は、カメラモジュール２４０に１回目の撮像を実行させ、カメラモジュール２４０は被写体像を撮像する（ステップＳ２０２、第２の撮像ステップ）。撮像した被写体像は、記録部２６４に保存される。
【００８７】
次に、制御部３５０は、姿勢検出用センサ３４０に携帯電話１４０の姿勢を検出させる（ステップＳ２０３）。制御部３５０は、姿勢検出用センサ３４０の出力に基づいて、携帯電話１４０の姿勢が横置きか縦置きかを判断する（ステップＳ２０４）。
【００８８】
携帯電話１４０が縦置きの場合（ステップＳ２０４で姿勢検出用センサ３４０から出力された信号が「縦置き」に対応する信号であると判断した場合）、制御部３５０は、第１光学偏向部材駆動アクチュエータ２２０を駆動させて傾斜方向がＤ２７０である第１光学偏向部材３１３を撮像光学系１１０の前側に配置する（ステップＳ２０５）。
これに対して、携帯電話１４０が横置きの場合（ステップＳ２０４で姿勢検出用センサ３４０から出力された信号が「横置き」に対応する信号であると判断した場合）、制御部３５０は、第２光学偏向部材駆動アクチュエータ２３０を駆動させて傾斜方向がＤ１８０である第２光学偏向部材３１４を撮像光学系１１０の前側に配置する（ステップＳ２０６）。
【００８９】
つづいて、制御部３５０は、カメラモジュール２４０に２回目の撮像を実行させ、カメラモジュール２４０は被写体像を撮像する（ステップＳ２０７、第１の撮像ステップ）。撮像した被写体像は、記録部２６４に保存される。
ここで撮像した被写体像は、ステップＳ２０２において撮像した被写体像に対して視差を有しており、これらの被写体像は視差画像となる。したがって、第２実施形態の視差画像取得装置は、装置の姿勢に対応した光学偏向部材を撮像光学系１１０の前側に配置させることにより、視差画像取得装置３００の姿勢によらずに３Ｄ画像を取得することが可能となる。
【００９０】
以上の説明において、携帯電話１４０が縦置きのときに傾斜方向Ｄ２７０の光学偏向部材を撮像光学系１１０の前側に配置したが、これに代えて傾斜方向Ｄ９０の光学偏向部材を用いても良い。また、携帯電話１４０が横置きのときに傾斜方向Ｄ１８０の光学偏向部材を撮像光学系１１０の前側に配置したが、これに代えて傾斜方向Ｄ０の光学偏向部材を用いても良い。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように、本発明に係る視差画像取得装置は、小型な構成で、大幅なコストアップを伴わず、良好な画質の視差画像を取得することのできる、単一の光学系で視差画像を取得できる面で有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１１０    撮像光学系
１２０    撮像素子
１２１    第１光学偏向部材
１２２    入射平面
１２３    射出平面
１３１    第２光学偏向部材
１３２    入射平面
１３３    射出平面
１４０    携帯電話
１４１    マイク部
１４２    スピーカ部
１４３    入力ダイアル
１４４    モニター部
１４５    撮像光学系
１４６    アンテナ
１５０    折り曲げ光学系
１５１    光学偏向部材
１６１    光学偏向部材
１７１    第１光学偏向部材
１７２    入射平面
１７３    射出平面
１８１    第１光学偏向部材
１８２    入射平面
１８３    射出平面
２００    視差画像取得装置
２１０    シャッタユニット
２１１    シャッタ枠
２１２    シャッタ蓋
２１３    第１光学偏向部材
２１３ａ  連結部
２１３ｂ  伝達部
２１４    第２光学偏向部材
２１４ａ  連結部
２１４ｂ  伝達部
２１５、２１６  回動軸
２２０    第１光学偏向部材駆動アクチュエータ
２２１    ロータ
２２２    駆動ピン
２２２ａ  軸部
２２２ｂ  腕部
２２３    基板
２２４    コイルホルダ
２２５    コイル
２２６    ステータ
２３０    第２光学偏向部材駆動アクチュエータ
２３１    ロータ
２３２    駆動ピン
２３２ａ  軸部
２３２ｂ  腕部
２３３    基板
２３４    コイルホルダ
２３５    コイル
２３６    ステータ
２４０    カメラモジュール
２４１    モジュール基板
２４２    カバーガラスホルダ
２４３    ＡＦアクチュエータ
２４４    カメラモジュール
２４９    開口
２５０    制御部
２６２    ３Ｄフォーマット変換部
２６３    出力処理部
２６４    記録部
３００    視差画像取得装置
３１３    第１光学偏向部材
３１３ａ  連結部
３１３ｂ  伝達部
３１４    第２光学偏向部材
３１４ａ  連結部
３１３ｂ  伝達部
３４０    姿勢検出用センサ
３５０    制御部
【図１】
2013117568.tif 000003
【図２】
2013117568.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013117568.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2013117568.tif 000012
【図１１】
2013117568.tif 000013
【図１２】
2013117568.tif 000014
【図１３】
2013117568.tif 000015
【図１４】
2013117568.tif 000016
【図１５】
2013117568.tif 000017
【図１６】
2013117568.tif 000018
【図１７】
2013117568.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2013117568.tif 000024
【図２３】
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